DE2730625B2 - Process for the production of heavily tinned copper wires - Google Patents
Process for the production of heavily tinned copper wiresInfo
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- C25D5/505—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment of electroplated tin coatings, e.g. by melting
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stark verzinnten Kupferdrähten, bei dem ein gczcqener Kupferdraht galvanisch verzinnt und anschließend weichgeglüht bzw. ein Kupferdraht zunächst galvanisch verzinnt, darauf in seinem Querschnitt durch Ziehen reduziert und anschließend weichgeglüht wird.The invention relates to a method for the production of heavily tinned copper wires, in which a Gczcqener copper wire galvanically tinned and then Soft annealed or a copper wire first galvanically tinned, then through in its cross-section Drawing is reduced and then soft annealed.
Für die Herstellung von elektrischen Leitungen und Schaltungen >vird häufig verzinnter Kupferdraht benötigt, wobei die Zinnschicht die Aufgabe hat, die Lötverbindungen zu vereinfachen. Die Zimischicht kann darüber hinaus auch in einigen Fällen als Korrosionsschutzdienen. For the production of electrical lines and circuits> tinned copper wire is often required, the tin layer has the task of simplifying the soldered connections. The Zimischicht can also serve as corrosion protection in some cases.
Ein Verfahren zur Herstellung von verzinnten Drähten besteht darin, daß man einen Kupferdraht durch eine Wanne mit geschmolzenem Zinn hindurchführt, wobei Wannenlänge und Geschwindigkeit des Kupferdrahtes so gewählt sind, daß im Laufe der Wanderung des Drahtes durch das geschmolzene Zinn dieser zugleich ausgeglüht wird und dabei die durch die vorhergegangenen Ziehvorgänge entstandene Kaltverfestigung beseitigt wird. Die Erzielung einer zentrischen Auflage nach diesem unter dem Fachausdruck »Feuervcrzir.nung« bekannten Verfahren ist mit großen Schwierigkeiten verbunden. Eine starke Exzentrizität der Auflage führt aber zu einer negativen Beeinflussung der geforderten Löteigenschaften.One method of making tinned wire is by making a copper wire passes through a vat of molten tin, taking the vat length and speed of the Copper wire are chosen so that in the course of the migration of the wire through the molten tin this is annealed at the same time and at the same time the work hardening resulting from the previous drawing processes is eliminated. The achievement of a centric edition according to this under the technical term »fire association« known method is associated with great difficulties. A strong eccentricity however, the overlay has a negative impact on the required soldering properties.
Eine weitere Fertigungsmöglichkeit besieht darin, den Kupferdraht galvanisch zu verzinnen und diesen verzinnten Kupferdraht anschließend auf die gewünschte Endabmessung zu ziehen und im gleichen Arbeitsgang in einer nachgeschalteten Durchlaufglühe zu glühen. Dieses Verfahren wird heute in großem Maße bei der Fertigung von Drähten mit dünnen Zinnauflagen angewendet. Infolge der aus wirtschaftlichen Gründen notwendigen hohen Durchlaufgeschwindigkeiten sind Glühtemperaturen oberhalb der Schmelztemperatur des Zinns erforderlich. Hierdurch bedingt können Schichtdicken in der Größenordnung von J μιη nicht überschritten werden, ohne daß es zu einer exzentrischen Zinnauflage kommt.Another manufacturing option is to galvanize the copper wire and tin it then draw tinned copper wire to the desired final dimensions and in the same operation to anneal in a downstream continuous annealer. This procedure is used today on a large scale used in the manufacture of wires with thin layers of tin. As a result of economic reasons The high throughput speeds required are annealing temperatures above the melting temperature of tin required. As a result, layer thicknesses in the order of magnitude of J μιη cannot be exceeded without there being an eccentric tin plating.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, das galvanische Verzinnung !verfahren dahingehend zu > verbessern, daß mit diesem Verfahren verzinnte Kupferdrähte mit konzentrischen Schichten von mehr als 3—7 μπί Schichtdicke hergestellt viierden können. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß ein Kupferdraht mitThe invention is therefore based on the object of applying the galvanic tinning process to this effect > Improve that with this process tinned copper wires with concentric layers of more can be produced as a 3—7 μπί layer thickness. This object is achieved in a method of the type mentioned in that a copper wire with
κι einer niedrigen unterhalb der Schmelztemperatur des Zinns liegenden Erweichungstemperatur verwendet wird und der auf Fertigmaß gezogene verzinnte Kupferdraht zwei bis acht Stunden bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Zinnsκι a low softening temperature lying below the melting temperature of the tin is used and the tinned copper wire drawn to finished dimensions for two to eight hours at one temperature below the melting temperature of the tin
ι > weichgeglüht wird. Die gewählte Glühtemperatur liegt um mindestens 150° niedriger als die in den bisher bekannten kontinuierlichen galvanischen Verrhnungsanlagen übliche Temperatur. Sie liegt auch unter der Schmelztemperatur des aufgebrachten Zinns, wodurchι> is soft annealed. The selected annealing temperature is at least 150 ° lower than in the previously known continuous galvanic interlocking systems usual temperature. It is also below the melting temperature of the applied tin, whereby
:i) eine Verlagerung der durch den galvanischen Prozeß in gleichmäßiger Schichtdicke aufgebrachten Zinnschicht vermieden wird. Die niedrige Weichglühtemperatur, die durch den Einsatz eines Kupferdrahtes hoher Reinheit möglich wird, muß aber für eine längere Zeit: i) a shift of the galvanic process in uniform layer thickness applied tin layer is avoided. The low annealing temperature that becomes possible through the use of a copper wire of high purity, but must last for a longer period of time
;·" aufrechterhalten werden, um die durch die vorhergegangenen Kaltzüge aufgetretene Verfestigung im Kupferdraht zu beseitigen. Die niedrigen Glühtemperaturen reichen aber aus, um auch das galvanisch aufgebrachte Zinn zu rekristallisieren und dadurch die; · "To be maintained by the previous one Eliminate any solidification that has occurred in the copper wire when cold pulls. The low annealing temperatures but are sufficient to recrystallize the galvanically applied tin and thereby the
in beim galvanischen Verzinnen gefürchtete Whiskerbildung zu vermeiden.in whisker formation that is feared during tin-plating to avoid.
Die Langzeitglühung der verzinnten Kupferdrähte wird zweckmäßigerweise unter nicht reduzierender Atmosphäre in einem Topfofen durchgeführt.The long-term annealing of the tinned copper wires is expediently under non-reducing Atmosphere carried out in a pot oven.
ι, Bei Glühtemperaturen im oberen Bereich des Weichglühtemperaturintervalls bzw. bei längeren Glühzeiten kann die sich zwischen Kupfer und Zinn ausbildende Diffusionsschicht über ein vertretbares Maß hinausgehen. Zur Vermeidung dieser Schwierig-ι, For annealing temperatures in the upper range of the soft annealing temperature range or for longer annealing times the diffusion layer that forms between copper and tin can be justifiable Go beyond measure. To avoid this difficulty
i.. keiten wird gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgeschlagen, vor dem galvanischen Verzinnen eine Nickelschicht von weniger als 2 μπι auf den Kupferdraht galvanisch aufzubringen. Diese Nickelschicht verhindert bzw. verlangsamt als Diffusionssper- .. i speeds to a further aspect of the invention, a nickel layer of less than 2 μπι is proposed according to the front of the galvanic tinning galvanically applied to the copper wire. This nickel layer prevents or slows down as a diffusion barrier
i, re die Diffusionsschichtbildung zwischen Kupfer und Zinn. Das Verfahren gemäß der Lehre der Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil dann anwenden, wenn auf einen Draht von 1,5 bis 2,5 mm Durchmesser eine Zinnschichi von 15 bis 20 μιη aufgebracht, der verzinntei, re the diffusion layer formation between copper and Tin. The method according to the teaching of the invention can be used with particular advantage when A tin layer of 15 to 20 μm is applied to a wire with a diameter of 1.5 to 2.5 mm, which is tinned
ν Draht auf 0,5 bis 0,8 mm heruntergezogen und anschließend der Draht mindestens 4 Stunden bei höchstens I55°C geglüht wird. Die Schichtdicke der Zinnauflage beträgt dann bei dem fertigen Draht ca. 5 bis 7 μιη, kann aber auch durch Aufbringen größererν wire pulled down to 0.5 to 0.8 mm and then the wire is annealed for at least 4 hours at a maximum of 155 ° C. The layer thickness of the The tin coating is then approx. 5 to 7 μm on the finished wire, but it can also be increased by applying larger amounts
■■■■: .Schichtdicken bzw. durch kleinere Ausgangsquerschnitte vergrößert werden. So ist es beispielsweise möglich, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens verzinnte Kupferdrähte mit Zinnschichten von mehr als 10 μιτι Dicke herzustellen.■■■■:. Layer thicknesses or through smaller initial cross-sections be enlarged. For example, it is possible to use the method according to the invention to produce tinned Copper wires with tin layers of more than 10 μιτι To manufacture thickness.
t.i Die Erfindung ist anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.t.i The invention is based on two exemplary embodiments explained in more detail.
Auf einen Kupferdraht von 2 mm Durchmesser wirdOn a copper wire with a diameter of 2 mm
<,-> in einem galvanischen Bad eine Zinnschicht von I8jim Wanddicke niedergeschlagen. Im selben Arbeitsgang wird der verzinnte Draht auf 0,7 mm Durchmesser heruntergezogen. Nach dem Ziehen wird der Draht auf<, -> a tin layer of I8jim in an electroplating bath Wall thickness knocked down. In the same operation, the tinned wire is 0.7 mm in diameter pulled down. After pulling the wire it will open
Spezialtromnieln in einer Langzeitglühung bei ca. 155° C und sechs Stunden Dauer in Luft weichgeglüht. Der gegiühte Draht hat dann Festigkeitswerte zwischen 200—250 N/mm2 Zugfestigkeit bei Streckengrenzenwerten ^ 100 N/mm2. Die Drähte erfüllten sämtliche Bedingungen bezüglich der Lötbarkeit auch nach einer verschärften Alterung. Bei diesem Alterungstest werden üblicherweise Proben des verzinnten Drahtes 24 Stunden lang bei 155° C geglüht.Spezialtromnieln soft annealed in a long-term annealing at approx. 155 ° C and six hours duration in air. The annealed wire then has strength values between 200-250 N / mm 2 tensile strength at line limit values of ^ 100 N / mm 2 . The wires met all the conditions with regard to solderability even after severe aging. In this aging test, samples of the tinned wire are usually annealed at 155 ° C for 24 hours.
Auf einen Kupferdraht von 1,5 mm Durchmesser wird in einem galvanischen Bad zunächst eine NickelschichtOn a copper wire with a diameter of 1.5 mm First a nickel layer in an electroplating bath
von 1 μηι und im gleichen oder einem gesonderten Arbeitsgang eine Zinnschicht von 15 μπι niedergeschlagen. Der Draht wird nachfolgend an 0,5 mm Durchmesser heruntergezogen und auf Spezialglühtrommeln an Luft bei 180°C und sechs Stunden Dauer weichgeglüht Durch die vorhandene Nickelschicht von ca. 0,3 μπι wird die Diffusionsschichtbildung zwischen Kupfer und Zinn verhindert bzw. verlangsamt Hierdurch ist gewährleistet daß sich Diffusionsschichten von nur maximal 1,5 μπι ausbilden können.of 1 μηι and in the same or a separate one Operation a tin layer of 15 μπι deposited. The wire is then pulled down to a diameter of 0.5 mm and attached to special annealing drums Air is soft-annealed at 180 ° C for six hours. The existing nickel layer of approx. 0.3 μm is used the formation of a diffusion layer between copper and tin is prevented or slowed down. This ensures that diffusion layers of only a maximum 1.5 μπι can train.
Die so gefertigten Drähte erfüllten sämtliche Bedingungen bezüglich der Lötbarkeit auch nach einer verschärften Alterung.The wires produced in this way fulfilled all the conditions with regard to solderability even after one aggravated aging.
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